Производство и передача переменного электрического тока
Переменным током называется ток, величина и направление которого периодически меняются. Именно благодаря переменному току в наших домах сегодня есть свет и тепло. Только благодаря переменному току работают все промышленные предприятия и производства нашего времени. Не будь переменного тока, технологический прогресс современной цивилизации был бы попросту невозможен.
Для получения переменного тока используются электромеханические устройства, называемые индукционными генераторами. В них получаемая тем или иным способом механическая энергия передается ротору, ротор вращается, в результате механическая энергия вращения ротора преобразуется в электрическую энергию посредством электромагнитной индукции.
Напомним, что если вращать магнит внутри проводящей рамки, то в рамке будет индуцироваться переменный ток. На этом принципе и работает генератор. Только в промышленном генераторе роль рамки играет статор, а роль магнита — ротор с намагничивающей обмоткой, по сути — вращающийся электромагнит.
Принцип работы генератора переменного тока 
Принцип получения переменного тока при работе генератора
Форма кривой напряжения и тока в фазе
Генерация трехфазного напряжения
В трехфазной симметричной системе электроснабжения U A1 + U B1 + U C1 = 0
В промышленном генераторе статор представляет собой огромную стальную конструкцию в виде кольца с пазами на его внутренней стороне. В эти пазы уложена медная трехфазная обмотка. Магнитное поле, как мы уже сказали, создается ротором, который представляет собой стальной сердечник с парой (или с несколькими парами, в зависимости от номинальной скорости вращения ротора) полюсов, формируемых током обмотки ротора. Постоянный ток подается к обмотке ротора от возбудителя.
По принципиальной схеме двухполюсного индукционного генератора переменного тока легко понять, что силовые линии магнитного поля ротора пересекают витки обмотки статора, при этом один раз за один оборот магнитный поток ротора изменяет свое направление по отношению к одним и тем же виткам статора.
Таким образом в обмотке статора получается именно переменный ток, а не пульсирующий постоянный. Если речь идет об атомной электростанции, то механическое вращение ротор генератора получает от пара, который под огромным давлением подается на лопасти турбины сопряженной с ротором. Пар на атомной электростанции получается из воды, которая разогревается теплом от ядерной реакции, подводимым к воде через теплообменник.
В России частота переменного тока в сети равна 50 Гц, это значит, что ротору двухполюсного генератора необходимо совершить 50 оборотов за секунду. Так, на атомной электростанции ротор совершает 3000 оборотов в минуту, что как раз и дает частоту генерируемого тока в 50 Гц. Направление генерируемого тока изменяется по синусоидальному (гармоническому) закону.
Обмотка генератора разделена на три части, поэтому переменный ток получается трехфазным. Это значит, что в каждой из трех частей обмотки статора получаемые ЭДС смещены по фазе относительно друг друга на 120 градусов. Действующее значение генерируемого на электростанции напряжения может быть от 6,3 до 36,75 кВ, в зависимости от вида генератора.
Чтобы передать электрическую энергию на большое расстояние, используются высоковольтные линии электропередач (ЛЭП). Но если электричество передавать без преобразования, при том же напряжении какое выходит с генератора, то потери энергии при передаче окажутся колоссальными, и до конечного потребителя практически ничего не дойдет.
Дело в том, что потери энергии в передающих проводах пропорциональны квадрату величины тока и прямо пропорциональны сопротивлению проводов (см. Закон Джоуля-Ленца). Значит для более эффективной передачи и распределения электроэнергии, напряжение необходимо сначала в несколько раз повысить, чтобы во столько же раз уменьшился ток и следовательно сильно сократились транспортные потери. И только повышенное напряжение имеет смысл передавать на ЛЭП.
Поэтому электричество от электростанции сначала подается на трансформаторную подстанцию. Здесь напряжение повышается до 110-750 кВ и только после — подается на провода ЛЭП. Но потребителю необходимо 220 или 380 вольт, поэтому в конце линии высокое напряжение обратно понижают, при помощи опять же трансформаторных подстанций, до 6-35 кВ.
На подстанции вблизи нашего дома или встроенной в дом, установлен трансформатор. Здесь напряжение снова понижается — от 6-35кВ до 220 (380) вольт, которые уже раздаются потребителям. Через вводно-распределительное устройство в разные помещения расходится сеть проводов и кабелей.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Тест по физике Получение и передача переменного тока 9 класс
Тест по физике Получение и передача переменного тока, Трансформатор для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.
1. Выберите верное(-ые) утверждение(-я).
А. в электрических сетях нашей страны используется постоянный ток
Б. в электрических сетях нашей страны используется переменный ток
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
2. Где происходит промышленное получение переменного тока?
1) На заводах
2) На фабриках
3) На электростанциях
4) В жилых домах
3. Какое явление лежит в основе действия генераторов?
1) Намагничивание
2) Электролиз
3) Электромагнитная индукция
4) Резонанс
4. Как называется подвижная часть генератора?
1) Ротор
2) Статор
3) Трансформатор
4) Электродвигатель
5. В индукционном генераторе тока происходит превращение
1) механической энергии ротора и магнитной энергии статора в электрическую энергию
2) механической и магнитной энергии ротора в электрическую энергию
3) электрической энергии тока, протекающего по обмотке статора, и механической энергии ротора в магнитную энергию
4) магнитной энергии ротора в электрическую энергию
6. Чему равна стандартная частота переменного тока в России?
1) 25 Гц
2) 50 Гц
3) 75 Гц
4) 100 Гц
7. Стандартная частота переменного тока в США 60 Гц. Определите его период.
1) 0,017 с
2) 0,6 с
3) 0,3 с
4) 60 с
8. На рисунке приведен график зависимости силы тока от времени. Пользуясь графиком, определите частоту колебаний.
1) 0,25 Гц
2) 0,5 Гц
3) 1 Гц
4) 2 Гц
9. Повышающий трансформатор на электростанциях используетcя для
1) увеличения силы тока в линиях электропередач
2) увеличения частоты передаваемого напряжения
3) уменьшения частоты передаваемого напряжения
4) уменьшения доли потерянной энергии на линии электропередач
10. Напряжения на концах первичной и вторичной обмоток ненагруженного трансформатора равны U1 = 220 В и U2 = 55 В. Каково отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной N1/N2?
Ответы на тест по физике Получение и передача переменного тока, Трансформатор
1-2
2-3
3-3
4-1
5-1
6-2
7-1
8-1
9-4
10-2
Переменный ток: производство, передача, потребление
Переменный ток – вид тока, главным отличием которого является периодическое изменение направления движения заряженных частиц. Переменный ток обладает рядом преимуществ. К ним относится более доступная технология производства, упрощенная схема передачи на расстояния, возможность изменения напряжения и преобразования переменного тока в постоянный.
Производство электроэнергии
Производителями электрического тока в промышленных масштабах являются атомные, тепловые и другие электростанции. Для получения переменного электрического тока используются индукционные генераторы. В них в результате вращения ротора механическая энергия преобразуется в электрическую. Частота тока, генерируемого электростанциями, составляет 50 Гц, напряжение – 10-20 кВт. Полученная на станциях электрическая энергия переменного тока поступает в трансформаторы. Здесь происходит повышение напряжения, необходимое для снижения потерь при транспортировке.
Передача тока на расстояния
Обеспечить поступление электрической энергии переменного тока от производителя к потребителям позволяет использование линий электропередач. Подавляющее большинство ЛЭП, функционирующих в России, рассчитано на транспортировку трехфазного тока. Воздушные лини электропередач представляют собой достаточно сложную систему. Ее основными компонентами являются металлические опоры и провода. Для крепления провода на опорах используются траверсы, изоляторы и специальная арматура. Дополнительно производится монтаж грозозащитных тросов и вспомогательного оборудования, выполняется заземление.
Потребители переменного тока
После транспортировки по линиям электропередач переменный ток поступает в трансформаторы, в которых напряжение снижается до потребительских показателей. Далее к многоквартирным домам и улицам в сельской местности ток напряжением 380 В подается через четырехпроводные сети. К отдельным квартирам и домам осуществляется транспортировка тока напряжением 220 В.
Где происходит промышленное получение переменного тока?
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.